第一章-内燃机热力学基础-2014.pptVIP

多变指数的应用1—定上止点 柴油机在纯压缩下有：PVn=const，即n=-(dp/P)/(dv/V） 一台正常运转的柴油机，在纯压缩条件下n值是连续变化的， 但是当上止点有偏差时，在上止占附近n值就会出现突变，因 此要调整上止点的位置，直到n连续为止，这时的上止点，就 修正后的热力学上止点，如下图： 多变指数的应用2—确定着火时刻 多变指数大小反映了缸内气体是吸热还是放热过程，因此，如 能找到多变指数升高剧烈的点，也就找到了气体吸收燃烧放热 的点，也就是所谓的燃烧始点。下图是气道喷DME和缸内直喷 甲醇的多变指数和放热率图。由图可知：多变指数急剧变大的 时刻对应放热始点。 二、换气损失 四行程发动机的换气损失 w:膨胀损失； x:推出损失； 进气损失 y:进气损失； 换气损失：x+y+w 泵气损失：x+y-u 换气过程 排气损失 实际循环的损失 在这些损失中，工质的影响 难以改变，传热、时间和燃 烧的损失最大。 比如一台柴油机，压缩比为 13，空燃比为2，最高压力 为50bar，理论的热效率为 61%，而实际的为45% 参考资料 1.陈贵堂，工程热力学，北京理工大学出版社 2.R.S.本森，内燃机，中国农业机械出版社，1982.6 * * 谢谢大家！ * * * * * * 本章内容 3、热力学第一定律及应用 1、热力学概述 2、热力学基本定律 4、混合气 5、化学热力学第一定律 6、内燃机热力循环 7、化学热力学第一定律 * 1.比内能和比焓的定义 比内能的定义为： 而将比焓定义为： e0, h0只与物质成分有关。当无化学反应时，无物质成分变化时， e0, h0保持不变。 当温度 无化学反应时，内能的变化与绝对零度的比内能无关。 显然， e0, h0是与化学反应有关的内能、焓，在一些教科书中称之为“化合焓” 或“形成焓”. 化学热力学第一定律 * h(T)或e(T)的数值常由下式求得： 化学热力学第一定律 * 2.混合气的绝对内能和绝对焓 化学热力学第一定律 * 当进行燃烧时，组分发生变化，xi发生变化, E0, E(T)将同时发生变化; 如果总内能E没有发生变化，则一定引起温度变化。E0, E(T)的变化将相互抵消。 内能和焓可以绘成内能和焓曲线图。 化学热力学第一定律 * 3.反应热 对于反应： MR, Mp分别是反应物和产物的总摩尔数 对于绝热定容燃烧过程，dQ和dW等于0，则有： 化学热力学第一定律 * 设： 可得： 若设： （化合能的变化，是由于工质成分的变化而引起，与温度无关。又称为绝对零度时的反应热） 所以绝热定容燃烧过程： 化学热力学第一定律 * 若已知反应物的成分、反应物的温度TR和产物的成分，则可以求出燃烧产物的温度TP。TP升高，意味着燃烧释放出了热量，即为反应热。 化学热力学第一定律 * 反应热通过用“热值仪”测量，其原理是：反应在包有水套的容器中进行。反应的初始温度为TS，燃烧后由于产物和水套之产的热量传递而使燃烧产物的湿度回到TS。 这个过程中传给水套冷却水的热量Qvs 化学反应的热力学第一定律为： 所以反应热是温度 TS的函数，Ts称为标准温度。 化学热力学第一定律 * 以反应温度TR和反应物的反应热 Qvs表示的绝热定容燃烧的一般表达式： 对于有热损失和容积变化的一般燃烧情况，则第一定律为： 化学热力学第一定律 * 几点结论： 燃烧最大温度TP与初始反应物温度 TR,与产物内能曲线[EP(T)+E0P的变化规律有关，所以产物的离解（产物成分）、压缩终点温度（初始反应温度）对燃烧温度都有影响。 Qvs的数值与TR有关，故规定标定温度TS。 不能实测，因此用Qvs代替。 内燃机热力分析中计算燃烧温度的基本关系式 若干补充条件： * 本章内容 3、热力学第一定律及应用 1、热力学概述 2、热力学基本定律 4、混合气 5、化学热力学第一定律 6、内燃机热力循环 卡诺循环 等温膨胀：系统从环境中吸收热量； 绝热膨胀：系统对环境作功； 等温压缩：系统向环境中放出热量； 绝热压缩：系统恢复原来状态，系统对环境作负功。 卡诺循环的效率ηc＝1-Ｔc/Ｔh 卡诺定理阐明了热机效率的限制，指出了提高热机效率的方向（提高T1，降低T3，减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗，使循环尽量接近卡诺循环）。 Otto循环 理想Otto循环热效率 K值，与发动机泄漏、传热和工质成分有关 EGR，K值减少，热效率降低 作业： 一台汽油机压缩比为8,压缩始点温度为280K,压力为85kPa,燃烧最高压力为6500kPa，计算最高燃烧温度，燃烧释放的热量以及排气温度（Cv假设为常数，29.3J/mol.k或1kJ/kg.k) Diesel循环